Kjarnaleyndarmál kælingar: Hvernig uppgufun hitaleiðni kælir niður búnaðarmiðstöðvar?

Kæliturn er tæki til varmaskipta milli vatns og lofts. Það samanstendur aðallega af burðargrind, viðhaldshliðarplötum, viftu, mótor, áfyllingarefni, vatnsdreifingarkerfi, turnbyggingu og vatnssöfnunarskál. Hitaskipti næst fyrst og fremst með hitauppstreymi milli tiltölulega lágs-hitalofts (knúið af viftunni) og vatns í fyllingarefninu og lækkar þar með vatnshitastigið. Fyrir gagnaver verkefni er heildarhitaálag búnaðar og raftækja tiltölulega stöðugt. Kældavatnskerfið, kælivatnskerfið og hönnun kæliturnsins eru öll mikilvæg til að tryggja stöðuga kælingu í tölvuherberginu. Þess vegna þurfa kæliturnar að starfa án truflana árið-um kring (gagnaver á norðurslóðum nota venjulega vatns-frjálsa kælingu fyrir kælivatnskerfi sín, sem eru einnig í gangi allt árið).

Vinnureglur kæliturna

Vinnureglan um kæliturna byggist á uppgufunarhita og massaflutningi. Knúið af viftunni er heitu vatni úðað á yfirborð hitaleiðniefnisins og kemst í snertingu við loftið á hreyfingu sem fer í gegnum það. Á þessum tímapunkti eiga sér stað hita- og rakaskipti á milli heita vatnsins og kalt lofts. Samtímis gufar hluti af heita vatninu upp og duldum uppgufunarvarmi losnar út í loftið. Að lokum dettur kælda vatnið í vatnstankinn og dreifist síðan aftur í nauðsynlegan búnað til endurnotkunar. Í blautum kæliturnum hefur heita vatnið hátt hitastig á meðan loftið sem flæðir yfir vatnsyfirborðið hefur lágt hitastig. Vatnið flytur varma til loftsins sem flytur það burt og dreifir því út í andrúmsloftið. Vatn dreifir hita út í loftið á þrjá vegu: (1) Skynsamleg hitaflutningur; (2) Uppgufunarhitaflutningur; (3) Geislunarhitaflutningur. Kæliturnar treysta aðallega á fyrstu tvær hitaflutningsaðferðirnar. Geislunarvarmaflutningur er hverfandi vegna lítillar stærðar. Meðal þeirra er uppgufunarhitaflutningur framkvæmt með massaflutningi, sérstaklega stöðugri dreifingu vatnssameinda út í loftið. Vatnssameindir búa yfir mismunandi orkustigi, þar sem meðalorkan ræðst af hitastigi vatnsins. Nálægt vatnsyfirborðinu sigrast sumar vatnssameindir með mikla hreyfiorku aðdráttarkrafta nálægra sameinda, komast út úr vatnsyfirborðinu og verða að vatnsgufu. Þegar þessar-háorkusameindir sleppa, minnkar orka vatnsins nálægt yfirborðinu, sem leiðir til lækkunar á hitastigi vatnsins. Þetta er uppgufunarhitaflutningur. Almennt er talið að vatnssameindir sem gufa upp myndi fyrst þunnt lag af mettuðu lofti nálægt vatnsyfirborðinu, með hitastig sem er jafnt og vatnsyfirborðið. Hraðinn sem vatnsgufa dreifist frá þessu mettaða lagi út í andrúmsloftið fer eftir þrýstingsmuninum á vatnsgufunni í mettuðu laginu og í andrúmsloftinu.

Grunnbygging kæliturna

Turngrind: Veitir ytri stuðning.

Fyllingarefni fyrir hitaskipti: Hámarkar hitaskiptasvæðið milli vatns og lofts.

Vatnsgeymir (kælivatnsskál): Staðsett neðst á kæliturninum til að safna kældu vatni.

Vatnsdreifingarstútar: Tryggið jafna dreifingu vatns yfir hitaskiptafyllingarefnið.

Ásflæðisvifta: Flýtir loftflæði.

Flokkun eftir straumstefnu vatns og lofts

Kæliturnar eru flokkaðir í mótstraumskæliturna og krossflæðiskæliturna miðað við flæðisstefnu vatns og lofts.

Counterflow kæliturna

Turnbygging: Hentar vel fyrir svæði með breytilegum vindáttum.

Vatnsdreifingarfyllingarefni: Tilvalið fyrir umhverfi með góð vatnsgæði.

Vifta: Mótstreymisturnar hafa aðeins hærri stöðuþrýsting og sumar gerðir þurfa mótora með örlítið meiri krafti.

Umhverfisþvingun: Einn þverflæðisturn af sömu gerð tekur meira svæði en mótstreymisturn. Hins vegar, þegar margir turnar eru notaðir, er hægt að tengja krossflæðisturna samhliða, en mótstreymisturna þarf meira en hálft turnþvermál milli tveggja eininga. Þannig geta sameinaðir krossflæðisturna minnkað gólfpláss. Mótstreymisturnar eru hagstæðir á svæðum með nærliggjandi háhýsum, reykháfum eða öðrum hitagjöfum, sem og í atburðarásum sem krefjast fárra kæliturna, vegna þétts fótspors þeirra.

Rek og hávaði: Bjóða upp á góða loftræstingu, sem gerir þau hentug fyrir svæði með minna strangar kröfur um umhverfisvernd og hávaða.

Daglegt viðhald: Skipting um fylliefni er fyrirferðarmikið og hentar því vel á svæðum með hreint vatnsgæði og lítið sand- og rykmagn.

Crossflow kæliturna

Turnbygging: Crossflow turnar nota stálgrind sem aðal stoðbyggingu, sem leiðir til meiri efnisnotkunar og þyngri turnbygging samanborið við mótstreymis hringlaga turna. Hægt er að tengja þau samhliða og henta vel fyrir opin svæði.

Vatnsdreifingarfyllingarefni: Fyllingarefnisrúmmál þverflæðisturna er um það bil tvöfalt meira en mótstreymisturna, sem leiðir til hærri kostnaðar. Þau henta vel í umhverfi með léleg vatnsgæði.

Umhverfisþvingun: Samsettir eða stórir þverflæðisturnar henta fyrir opin svæði með mikla kælivatnsþörf og takmarkað pláss, þar sem þeir eru samhæfari við nærliggjandi byggingar.

Rek og hávaði: Þverflæðisturna hefur lægri inntaksloftshraða en mótstreymisturna, sem veldur minni rekstapi (0,005% fyrir þverflæðisturna á móti 0,1% fyrir hringlaga mótstraumsturna). Hávaði frá mótstreymisturnum kemur aðallega frá vatnsfalli og viftuaðgerðum, en krossflæðisturnar mynda fyrst og fremst viftuhávaða með lágmarks vatnshljóði. Þannig er heildarhávaðastig þverflæðisturna lægra en mótstreymisturna, þó að ofur-móstraumsturna virki einnig hljóðlega. Í stuttu máli má segja að krossflæðisturna skili sér betur á svæðum með ströngum hávaða- og umhverfisverndarkröfum.

Orkunotkun: Krossflæðisturnar eru með stórt loftinntak, lágan vindhraða og lítið viðnámstap, þannig að sumar gerðir hafa lægra mótorafl en mótstraumsturna. Ef borinn er saman kostnaður, flutningsgjöld, viðhaldskostnaður og orkunotkun vélknúinna tveggja gerða er heildarkostnaður þeirra nokkurn veginn svipaður innan 2-4 ára. Því lengri endingartími, því minni hlutfallslegur kostnaður við krossflæðisturna.

Daglegt viðhald: Það er þægilegt að skipta um og viðhalda ýmsum íhlutum í þverstreymisturnum, en viðhald á vatnsdreifingarkerfinu og skipta um áfyllingarblöð í mótstraumsturnum eru fyrirferðarmikil. Þverflæðisturnar eru aðlögunarhæfari að verkefnum með léleg vatnsgæði og krefjast einfaldara daglegs viðhalds fyrir notendur.